一种用于工业信号采集的模拟信号放大反馈电路的制作方法

本实用新型涉及信号放大反馈电路，具体涉及一种用于工业信号采集的模拟信号放大反馈电路。

背景技术：

随着我国的工业快速发展，在工业中针对模拟信号的采集电路也变得越来越常规，模拟信号是指用连续变化的物理量所表达的信息，如温度、湿度、压力、长度、电流、电压等等，我们通常又把模拟信号称为连续信号，它在一定的时间范围内可以有无限多个不同的取值。模拟信号传输过程中，先把信息信号转换成几乎“一模一样”的波动电信号，再通过有线或无线的方式传输出去，电信号被接收下来后，通过接收设备还原成信息信号例如中国专利公告号为cn105301995a在2016年2月3日所公开的模拟信号采集电路。

由于模拟信号在采集过程中，当模拟信号的变化量较小时，采集到的信号就必须要经过放大才能被相关设备识别，现有的信号放大电路大多采用三级管，同时为了提高线路的稳定性，降低采集到的信号的失真率，通常都会对放大电路加上反馈电路，但是现有的反馈电路大多数反馈方式单一，且其反馈公式不可改变，针对不同的模拟信号反馈的公式以及其硬件布置都不一样，所以这就给硬件工程师带来了庞大的工作量。

技术实现要素：

本实用新型目的在于解决现有的反馈电路大多数反馈方式单一，且其反馈公式不可改变的问题，提供了一种用于工业信号采集的模拟信号放大反馈电路，通过设置型号为tlv27l1cd的运算放大器u3，方便了工作人员对反馈方式的修改，降低了硬件工程师的工作量，有利于提高行业整体的工作效率。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种用于工业信号采集的模拟信号放大反馈电路，包括三极管放大器q1和反馈网络电路；所述反馈网络电路包括型号为tlv27l1cd的运算放大器u3，所述运算放大器u3的in+引脚通过电阻r12接入输入信号，其gnd引脚接地，其out引脚通过电阻r2连接于三级管放大器q1的基极上，其vdd引脚通过电阻r7和三级管放大器q1的集电极连接，三级管放大器q1的发射极对放大后的信号进行输出，同时三级管放大器q1的发射极还和运算放大器的u3的in-引脚连接，形成第一反馈支路，所述第一反馈支路上在三级管放大器q1的发射极和运算放大器u3的in-引脚之间还顺次设有电阻r6、电容c4和电阻r10。现有的反馈电路大多数反馈方式单一，且其反馈公式不可改变，针对不同的模拟信号反馈的公式以及其硬件布置都不一样，所以这就给硬件工程师带来了庞大的工作量，针对上述缺陷，发明人设计了本电路，本电路的核心在于运算放大器u3，本电路中运算放大器u3的型号为tlv27l1cd，相较于现有的电路设计，通过对运算放大器u3的内置公式进行编辑，使得本电路不但可以实现微分反馈，同时还能实现积分反馈。本电路中三级管放大器q1的发射极还和运算放大器的u3的in-引脚连接，形成第一反馈支路，输出信号部分经过第一反馈支路返回至运算放大器u3内，假设输入信号为x1，反馈信号为x2，放大电路的净输入为x3，这样就有x3＝x1+x2，其中x1和x3均带有符号；第一反馈支路中的电容c4除了具有“隔直通交”的作用外，还能对反馈信号进行整流，更加有利于保证电路的稳定性，通过设置型号为tlv27l1cd的运算放大器u3，方便了工作人员对反馈方式的修改，降低了硬件工程师的工作量，有利于提高行业整体的工作效率。

进一步的，所述运算放大器u3的out引脚和电阻r2之间还设有场效应管q2，所述场效应管q2的源极接地，漏极和电阻r2相连，栅极连接于运算放大器u3的out引脚上。通过设置场效应管q2，根据净输出信号x3的大小控制是否进行反馈，通过对场效应管q2设置合适的阈值，当净输入信号不在设定阈值内时，场效应管q2的源极和漏极导通，将放大器的基极接地，为电路提供过载保护。

进一步的，还包括电阻r1，所述电阻r1的一端与三极管q1的发射极连接，其另一端连接于运算放大器u3的out引脚和场效应管q2的栅极之间的线路上，构成第二反馈支路。为了提高放大电路的通频带展宽，进一步提供放大器增益的稳定性，发明人又设计了第二反馈支路，第二反馈支路和第一反馈支路的区别在于，第二反馈支路不经过运算放大器u3，其通过场效应管q2直接和三级管放大器q1的基极相连，通过场效应管q2对反馈回路进行控制；通过设置两条反馈回路，有效的提高了放大电路的通频带展宽。

进一步的，还包括型号为lm285-25的稳压芯片u1、电阻r3、电阻r4、滑动变阻器r20、电阻r19和电阻r15；所述电阻r3和电阻r4串联后其一端连接在接在稳压芯片u1的cathode引脚上，其另一端连接在三极管放大器q1和电阻r7之间的连接线路上，所述滑动变阻器r20、电阻r19和电阻r15串联后，其一端连接在稳压芯片u1的cathode引脚上，其另一端连接在运算放大器u3的in+引脚和电阻r12之间的连接线路上。为了保证信号的稳定性，发明人又设置了稳压芯片u1，通过稳压芯片对反馈网络提供参考电压值，当反馈网络电路中电压高于稳压芯片提供的参考电压时，稳压芯片将其降低，防止反馈网络的电压过载，当反馈网络中的电压低于稳压芯片提供的参考电压时，稳压芯片将其升高，防止反馈网络中的电压过低导致运算放大器u3被烧坏。

进一步的，还包括型号为lvc04a的反相器u2、电阻r8、电阻r11、电阻r13、电阻r16、电阻r17、滑动变阻器r18和二极管d4；所述电阻r8和二极管d4并联后其一端连接在滑动变阻器r20和稳压芯片u1的cathode引脚之间的线路上，其另一端和反相器u2的1a引脚连接，所述反相器的2a引脚、3a引脚和4a引脚均连接于电阻r8和二极管d4组成的并联电路和反相器u2的1a引脚之间，所述电阻r11、电阻r13、滑动变阻器r18、电阻r17及电阻r16顺次串联后其一端连接在电阻r15和运算放大器u3的in+引脚之间的线路上，其另一端连接于反相器u2的3y引脚上，所述反相器的1y引脚、2y引脚和4y引脚均连接于电阻r11和反相器u2的3y引脚之间，所述反相器u2的6a引脚和5y引脚之间还接有电阻r9，稳压芯片u1的cathode引脚上。因为模拟信号传输过程中，是以波动电信号来传播的，由于在采集过程中受到环境和以及电路自身电器元件的影响，导致采集到的信号波形不理想，所以发明人在这里设置了反相器，因为1a、2a、3a和4a都连接于电阻r8和二极管d4组成的并联电路的同侧，而1y、2y、3y和4y又都连接于电阻r11、电阻r13、滑动变阻器r18、电阻r17及电阻r16组成的串联的同侧，所以算一次反向，然后6a和5y，再进行第二次反向，返回原相位，通过两次反向，对波形进行整形，使其成为标准电平信号输出。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、通过设置型号为tlv27l1cd的运算放大器u3，方便了工作人员对反馈方式的修改，降低了硬件工程师的工作量，有利于提高行业整体的工作效率。

2、通过稳压芯片对反馈网络提供参考电压值，当反馈网络电路中电压高于稳压芯片提供的参考电压时，稳压芯片将其降低，防止反馈网络的电压过载，当反馈网络中的电压低于稳压芯片提供的参考电压时，稳压芯片将其升高，防止反馈网络中的电压过低导致运算放大器u3被烧坏。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1所示，一种用于工业信号采集的模拟信号放大反馈电路，包括三极管放大器q1和反馈网络电路；所述反馈网络电路包括型号为tlv27l1cd的运算放大器u3，所述运算放大器u3的in+引脚通过电阻r12接入输入信号，其gnd引脚接地，其out引脚通过电阻r2连接于三级管放大器q1的基极上，其vdd引脚通过电阻r7和三级管放大器q1的集电极连接，三级管放大器q1的发射极对放大后的信号进行输出，同时三级管放大器q1的发射极还和运算放大器的u3的in-引脚连接，形成第一反馈支路，所述第一反馈支路上在三级管放大器q1的发射极和运算放大器u3的in-引脚之间还顺次设有电阻r6、电容c4和电阻r10。本实施例的输入信号通过电阻r14接地，本实施例还包括二极管d1，二极管d1正极接地，负极连接三级管放大器q1的集电极与电阻r7之间的线路上。所述运算放大器u3的out引脚和电阻r2之间还设有场效应管q2，所述场效应管q2的源极通过电阻r5接地，漏极通过电阻r2与三级管放大器q1的基极相连，栅极连接于运算放大器u3的out引脚上。本实施例中，为了提高放大电路的通频带展宽，进一步提供放大器增益的稳定性，还包括电阻r1，所述电阻r1的一端与三极管q1的发射极连接，其另一端连接于运算放大器u3的out引脚和场效应管q2的栅极之间的线路上，构成第二反馈支路。

实施例2

本实施例相较于实施例1的区别在于，为了保证信号的稳定性，还包括型号为lm285-25的稳压芯片u1、电阻r3、电阻r4、滑动变阻器r20、电阻r19和电阻r15；所述电阻r3和电阻r4串联后其一端连接在接在稳压芯片u1的cathode引脚上，其另一端连接在三极管放大器q1和电阻r7之间的连接线路上，稳压芯片u1的anode引脚接地。本实施例还包括电容c1和电容c2，电容c1一端连接电阻r3与稳压芯片u1的cathode引脚之间的线路上，另一端接地；电容c2一端连接电阻r3和电阻r4串联之间的线路上，另一端接地。

所述滑动变阻器r20、电阻r19和电阻r15串联后，其一端连接在稳压芯片u1的cathode引脚上，其另一端连接在运算放大器u3的in+引脚和电阻r12之间的连接线路上。本实施例还包括型号为lvc04a的反相器u2、电阻r8、电阻r11、电阻r13、电阻r16、电阻r17、滑动变阻器r18和二极管d4；所述电阻r8和二极管d4并联后其一端连接在滑动变阻器r20和稳压芯片u1的cathode引脚之间的线路上，其另一端和反相器u2的1a引脚连接，所述反相器的2a引脚、3a引脚和4a引脚均连接于电阻r8和二极管d4组成的并联电路和反相器u2的1a引脚之间，所述电阻r11、电阻r13、滑动变阻器r18、电阻r17及电阻r16顺次串联后其一端连接在电阻r15和运算放大器u3的in+引脚之间的线路上，其另一端连接于反相器u2的3y引脚上，所述反相器的1y引脚、2y引脚和4y引脚均连接于电阻r11和反相器u2的3y引脚之间，所述反相器u2的6a引脚和5y引脚之间还接有电阻r9。本实施例还包括电容c6、电容c7、电容c3、电容c5，反相器的2a引脚与电容c6一端连接，电容c6另一端接地；电容c7一端连接电阻r11和电阻r13之间的线路上，另一端接地；电容c3一端连接电阻r9与电容c6之间的线路上，另一端连接反相器的4a引脚；电容c5一端连接电阻r13和电阻r18之间的线路上，另一端接地。

因为1a、2a、3a和4a都连接于电阻r8和二极管d4组成的并联电路的同侧，而1y、2y、3y和4y又都连接于电阻r11、电阻r13、滑动变阻器r18、电阻r17及电阻r16组成的串联的同侧，所以算一次反向，然后6a和5y，再进行第二次反向，返回原相位，通过两次反向，对波形进行整形，使其成为标准电平信号输出。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。